(57)【要約】本メカニズムでは、ある方向の直線運動および回転運動は伝達されるが、その逆方向の運動は自由に動くことができるものである。一方向の運動と他方向の運動を異なる形で伝達するというこの機能を実現するために、運動を伝達するための接続部分が、運動により制御されることのない装置と接続するものである。駆動側は、短いストロークで動くことも、無制限で動くことも可能であり、それぞれ異なるトランスミッション実装すること実現できる。接続部分はバランスを取るために対になるものを採用する。駆動側からリンクに運動を伝達する方法の１つとしては、波状面を採用して接続面を押したり離したりする。これらの波状面が対になった接続部分の数とは異なる数の運動を生み出し、そのうちのいくつが確実に接触することにより、高速かつ安定した力とトルクを伝えることを可能にする。接続部分と駆動体からの運動の伝達は、歯のついた表面の噛み合わせ、摩擦などにより実現する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動体からの直線または回転運動を一方向のみに伝えるが、駆動体自体に影響を与えることなく自由に逆回転させることが可能であり、どちらの方向にも動かすことができるメカニズムであって、ここで、トランスミッションが第3の装置を通じてその他の全ての構造とつながるフレームである、メカニズム。
【請求項２】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置への直線運動または回転運動の伝達メカニズムであって、ここで、第3の装置が駆動体と被駆動装置に連結されているものである、メカニズム。
【請求項３】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、駆動体が無制限のストロークで継続的に動くことも、ストロークを制限することも可能なものである、メカニズム。
【請求項４】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、駆動体から接続部へ運動が伝達され、接続部がその運動を被駆動装置に直接伝達するものである、メカニズム。
【請求項５】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、駆動体がその運動を固定フレームと呼ばれる接続部に伝達し、その接続部がその運動を中間体を介して被駆動装置に伝達するものである、メカニズム。
【請求項６】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、駆動体が駆動中常に接続部と接触しているものである、メカニズム。
【請求項７】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、波状形などの形により、駆動体が駆動中に接続部と接触したり、離れたりするものである、メカニズム。
【請求項８】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、接続部が複数のものである、メカニズム。
【請求項９】
請求項7に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、波状の数により通常とは異なる噛み合わせを実現するものである、メカニズム。
【請求項１０】
請求項1に記載する駆動体から被駆動装置に直線運動または回転運動を一方向のみに伝達するメカニズムであって、接続部と運動出力装置の接触が、摩擦、組み合わせ、または噛み合わせにより実現されるものである、メカニズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
2つの装置間での運動伝達の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動や直線運動は、一方向の運動を伝えるように設計したメカニズムにより、2つの装置の間の一定の方向の運動を伝えるものである。こうしたものは「ワンウェイクラッチ」と呼ばれる。このような装置は、一つの駆動体から他の装置へ同一方向に運動を伝える(連結する)ものであり、駆動体が逆の方向に運動する場合は、他の装置に運動を伝えることなく動く(非連結する)ことになる。装置同士の連結方式により、被駆動装置から見ると、動きは逆に見える。そのため被駆動装置は駆動装置の動きとは反対方向に動く場合に、他の装置にその運動を伝えることになり、逆の方向の場合は他に干渉することなく自由に動くことになる。
【０００３】
これはすでに多くの装置で採用されているものであり、このラチェットメカニズムは最も一般的なメカニズムとしてほとんどの自転車で用いられている。別のメカニズムではバネを使用したローラーを使用したものであり、動きの方向性が自由であればローラーは幅広い空間を移動し、動きの方向性が決まっている場合は2つの装置の間で停止して2つの装置の動きを止めるものである。その他のメカニズムはローラーの代わりにスプラグクラッチやカムを利用している。
こうしたメカニズムは運動を一方向のみに伝達するものであり運動を一つの装置から他方の装置へ一方通行で伝えるものである。その一方で、駆動体は被駆動装置を動かすことなく別の方向に動くことも可能なのだが、これを実現するクラッチは存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
技術的な背景で触れた運動の伝達方法は、ほとんどの装置で役に立たない。例えば、「PCT/EG2016/000011」で触れられているトルクモーターの使用とその関連特許は、高トルクを使用してはいるが、ストロークの角度が限られているため、ステップ動作のアクチュエーターとモーターを組み上げるにあたり、ワンウェイクラッチを使用するべきである。
【０００５】
一般的に使用されているワンウェイクラッチは、ステッピングモーターを一方向に使用する場合のみ利用できる。両方向にステッピング動作を発生させることが必要な場合は、逆転装置を使用する必要がある。ワンウェイクラッチにはアウターレースとインナーレースがあり、アウターレースがインナーレースに対して時計回り(clockwise :CW)に回転する場合、インナーレースはアウターレースに対して反時計回り(counterclockwise :CCW)に回転する。一定の運動を生成する装置がワンウェイクラッチの2つのインナーレースに接続されていると仮定すると、その一つ(クラッチ1)は時計回りに運動を伝えるが、他方(クラッチ2)は2つのアウターレースに接続されているシャフトに、反時計回りにに運動を伝えることになる。アウターレースはインナーレースに対して反対方向に駆動するため、仮にクラッチ1が時計回りにシャフトを回す場合、クラッチ2のアウターレースはこの運動をインナーレースに伝え、その後その動きは止められることになる。言い換えれば相反するクラッチでは自由に動かすことはできないのである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
駆動体から被駆動装置への運動を一方通行で伝える一方で、駆動体の逆の向きの動きと、被駆動装置がトランスミッションから自由に両方向へ動くようにするためには、2つの装置間での相対運動を考慮する必要がある。一般的に使用されるワンウェイクラッチを2つ利用して指定の運動から両方向の運動を生み出す手法を採用する場合は、他の装置に対する運動は前述のように元の動きとは反対の向きになる。なんらの妨げもなく、元の動きの向きから双方向の動きを継続的生み出すためには、すべての動きは相対的な動作で論じるのではなく、絶対的な形である装置で検討するべきである。もっとも適した装置は、装置に固定されていてクラッチが設置されているフレームである。この固定フレームはすべての動きに対して中立かつ絶対的なものとなる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図(1)は（ストローク17で）ストロークが制限された一方向の直線往復運動が、他の装置にどのように伝わるのかについてのメカニズムを示したものである。このメカニズムはパーツを設置したハウジング1からなり、このパーツは固定されたもので、全ての運動に影響を与えるものである。装置2は装置1の溝であるガイド3に従って直線に動き、同様に装置2はガイド5に従って直線に動く。接続部6は装置1内に固定してあるガイド7に従って回転し、ポイント9において装置10と接触する。仮に装置4が13の方向に動くと、接続部6は装置4の一部であるピン8により押し出されて、ポイント9で装置10と噛み合ってこれを押し出す。バネ12は必ずしも別個のバネである必要はなく、接続部6と噛み合う装置10の伸縮性のある歪みを示しているにすぎない。
【０００８】
往復運動のストロークの長さは、接続部6が同じ方向に傾斜したままになるほど長くてはならず、装置10に対して垂直にならないようにする必要がある。仮に装置4が15の方向に動くと、バネが接続部6装置10から押し出すことにより、装置4は装置2に影響を与えることなく動くことになる。
【０００９】
仮に装置2のストロークが無制限に双方向に行われる場合、装置4に影響を与えることなく自由に動くことになる。なぜなら装置4は動きを引き起こすための噛み合わせでは動かないためである。点線は背後に隠れている装置を表している。
【００１０】
図(2)は、長いストローク17を持つ直線運動装置4を示す。仮に装置4が13の方向に動くと、延長部である6-1を通して、接続部6が波状形の（装置4に固定されている）パーツ8により押されることになる。この動きにより装置2が14と同じ方向に動くことになる。接点が波形の波の頂点に達すると（19行目）、接続部6はバネの作用により元の位置に戻り、次の波形の波を待つことになる。他の動きは前述の通り自由に動くことになる。
【００１１】
図(1)の直線往復運動は、図(3)における回転運動に置き換えられ、それにより装置10は完全な輪になりバネの作用を発生させることになる。接続部6は噛み合わせの力のバランスを取るために対になっていることが望ましい。
【００１２】
図(4) は、継続的な動作に対してどのように適用するのかを示しており、接続部と波形部は対になっていることが理想的であるが、異なるフェーズを産むために意図的に異なる数を使用しているため、対のいくつかは噛み合うが、いくつかは噛み合わない。
【００１３】
図(5)では、接続部6とシャフト(装置2)の運動結合は摩擦により行われることになり、装置10はもはや存在しない。これを滑ることなく実現するためには、接触力20の接線力21は、垂直力22を摩擦係数で乗じたものよりも小さい値であることが必要となる。接続部6は浮動状態のようになり、フレーム1との連携はバネ23により行われる。使用される接続部6の2つのグループのうち、6-aのグループは図に示すCWの方向に回転する際に使用され、6-bのグループはCCWの方向に回転する際に使用される。このグループは共に同じ平面に設置される。各グループには4つの接続部があり、それゆえに装置4が4つのプランジャによりそれらを押すことになる。図で示すように設置させるとバネは軸方向と横方向に偏りが生じるため、装置4のプランジャが元の位置に戻った後、装置2から離れて接続部6を押すことになる。この設計は、モーターの動きを変えて、ステップ動作での双方向への回転を生み出すために利用することができる。
【００１４】
図6は、表面に歯のついたものを用いることによって、装置2と接続部6が噛み合っている場合を示している。この設計は特定のステップの角度でステッピングモーターを設置する場合に最適である。バネ23の横方向の力は、接続部6を装置2の歯から解放する際の手助けになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図(1)は、一つの装置から一つの方向のみに直線往復運動が伝達される例である。
【図２】図(2) は、長い直線運動が一方の装置から一方向にのみに伝達される例である。
【図３】図(3) は、回転振動運動が一つの装置から一方向のみに伝達する例である。
【図４】図(4)は、無制限の回転運動が一つの装置から一方向にのみ伝達される例である。
【図５】図(5) は、2つのグループを使用して、両方向に回転振動運動をシャフトに伝達する例であり、摩擦もシャフトに伝達されるものを示す。
【図６】図(6) は、2つのグループを使用して、両方向に回転振動運動をシャフトに伝達する例であり、噛み合わせることにより運動をシャフトに伝達するものを示す。
【符号の説明】
【００１６】
1:ハウジング
1:装置
2:装置
3:ガイド
4:装置
4:直線運動装置
5:ガイド
6:接続部
7:ガイド
8:パーツ
8:ピン
9:ポイント
10:装置
12:バネ
13:方向
15:方向
17:ストローク
20:接触力
21:接線力
23:バネ
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、互いに干渉することなく双方向に動くことができるメカニズムの中で、指向された方向へ動きを伝えるというメカニズムを実現するものである。両方向に回転するモーターの構造において、高トルクでストロークの制限されたモーターとアクチュエーターが必要である。これをギヤボックスで実現する場合には、構造が複雑になり、費用が高額になる。同様に、関連する2つの構造体の内、一方の動きが他方に影響を及ぼさないように、一般的なワンウェイクラッチへ置き換えることができるものでもある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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